浅谈机场恒压供油ABB变频调速控制系统

刘兴武

摘 要：机场恒压供油变频调速控制系统能够极大程度地提高机场供油作业的可靠性与安全性，同时能够有效控制成本、提高效益。本文中，笔者将结合ABB变频恒压供油的基本运营原理，从系统设计以及参数的调整优化两个角度对机场恒压供油ABB变频调速控制系统进行论述及详细探讨。

关键词：ABB变频调速控制系统；机场恒压供油；系统设计；系统控制

近年来，随着我国自动化技术的快速发展，及其在不同领域应用范围的日渐扩大，与之相关的变频调速技术已经成为我国民用机场供油系统建设的关键点之一。由于机场供油自动控制系统是能够保障飞机燃料快速加注的装备，因此在航班及客流量大的机场，保障“快速”、“安全”、“稳定”的供油和控制，是构建机场控油系统的重要指向。因此，围绕“恒压”、“变频控制”，变频调速控制系统应运而生。相对于传统回流调节阀、调节节流阀，变频调速更能彰显自身功能完备、安全系数高、控制灵活等方面的特点和优势，能够最大程度地解决机场供油系统所面临的“工况变化范围大、加油工程量大”等问题。

1 变频恒压供油的运营原理

变频恒压拥有恒压、手动及自动切换、油泵连锁、在线调整PID参数及自动检测等多项功能，其通过良好的控制系统控制变频调速泵的运转，控制软启动泵的“启动并入”或“停止退出”操作来实现对压力闭环回路的调节与控制，保证繁重的加油任务下，机秤地井出口的压力依然处于合理的范围之中，确保加油状态的稳定。

管线车向飞机加油时，只需要将每台管线加油车的地井出口压力都稳定在一定压力值附近，那么管线的加油车就可以通过控制系统，从而达成每根加油管线内部流量的稳定。变频恒压供油的目的就在于让各种流量下，机秤各地井出口的平均压力稳定在某一特定值。

鉴于此，笔者认为变频恒压供油系统以主管线的总管压力位控制回路，以此形成闭合式的控制系统，通过调节总管压力，来保障和控制机秤地井阀压力基本稳定在某一特定值。同时，让压力微分量和流量作為前馈，便于启泵或停泵时能够加快该系统的响应速度，增加灵活性。

2 系统设计

2.1 硬件构成

首先，压力变送器。其将测量得到的供油管线压力信号转化为具体的电力信号，发送至PLC控制程序以控制ABB变频器和软起器。

其次，ABB变频器。其既是输油泵电机的控制设备，也是压力的控制设备，其能够将设定的压力与实际压力差值转化为具体的信号，传输给输油泵电机，使其调整转速。以武汉机场为例，目前其油库使用了4台ABB变频器和2台软起器，所使用的变频器中，有2台是ACS880，另外2台是ACS510。每台ACS880变频器驱动一台160kw异步电机，每台ACS510变频器驱动一台75KW异步电机，另外每台软起器驱动一台75kw异步电机。一台160kw电机和2台75kw电机投用（其中一台75kw电机由软启器控制，另外一台是由ACS510变频器控制）。2台75kw电机当作工频泵投入，160kw电机当作变频来投入，控制模式为PID调节，控制管线压力0.7MPa。一般情况下是160kw电机变频工作，当管线压力低于0.5MPa时，两台75Kw电机启动则其中一台，75kw电机为轮流启动。目前机场油库使用的PLC是西门子S7-400，通过现场压力、流量等反映给PLC，通过组态控制变频器运行。

最后，供油泵控制。根据供油泵电机的实际情况和供油需求，将供油泵控制以变频器来控制供油量的大小，除改变其转速外，还可以通过增减供油泵来维持压力的恒定，当其达到预设的频率却依然无法达到恒压的需求时，则可以启用预设的备用供油泵，维持压力稳定，并尽可能在短时间内达到所需油量，以维持稳定。

2.2 软件构成

系统软件是指利用程序语言对上述所涉及到的硬件进行程序控制，完成系统当中所需要的诸如手动和自动切换、个原始参数的设置、接收信号以及信息的处理、供油泵的启动、切换和停止等操作。当ABB变频器输出频率达到上限，但压力却未达到预设值时，即可发出启动指令，启动备用机器，如武汉机场油库使用的就是S7-400的程序控制启停条件，当压力达到1.0MPa时，将会自动停泵。

3 参数设置与优化

对机场恒压供油ABB变频调速控制系统进行参数设置，主要是针对ABB变频器所采取的参数优化行为。虽然ABB变频器拥有多个参数可供设定，但是笔者认为，系统设计和参与者完全可以根据工艺和技术的需求，对部分参数予以设定，而其它参数只需要使用出厂值即可。

首先，ABB变频器频率命令的选择。由于ABB变频器所接收的信号来自于压力变送器所发出的4～20ma电流，经过PLC进行PID调节，输出4～20ma信号给变频器，故而笔者认为该命令需采用模拟电流作为其输入；

其次，最大输出电压、电流以及频率的设置。鉴于系统所采用的输油泵电机为泵类负载，所以笔者将最大输出电压设置为400V，最大输出电流设置为超出额定电流的20%，最大输出频率设置为50Hz；

第三，加速、减速时间的设置。为减少水击现象的出现、避免出现流过压的情况，笔者将ABB变频器加速、减速的时间，全部设置为10s，保障输油泵电机能够较为顺利的开启与暂停；

第四，为了实现节能运行，可以按照实际加油量需求来自行调节变频器；

第五，为限制输出频率过低或过高，防止出现欠速或失速等情况导致输油泵电机“转而无功”或“通电不转”的情况，笔者将最高频率和最低频率分别设置为50Hz和27Hz；

第六，载波频率的设置。为了使ABB变频器输出波形谐波分量大幅度减少，笔者将载波频率设定在10kHz，从而实现对输油泵电机噪声的有效抑制；

第七，参考武汉机场的实际状况，为保障该系统的正常运转，笔者将恒压供油系统中的压力进行合理调整，通过ABB变频器或者PLC内置的参数，将压力限定在0.7MPa。

这些参数决定着ABB变频器是否能够正常工作，亦决定着这些参数与现场的实际关联性。而要想保证各项参数实现优化和达到最佳效果，更需要现场的工作人员和技术工程师进行长时间的摸索和耐心观察，并适时作出调整，只有这样，该系统才有可能达到最佳的工作状态。

4 结语

随着我国民航事业的快速发展，机场所需的供油量亦在高速增加当中。而在我国目前的机场供油系统设计和维护当中，恒压供油ABB变频调速控制系统集合了变频调速和集散控制的双向优点，对于缓解机场的拥有高峰、变化范围大，具有显而易见的效果和作用。同时，其灵活而先进的控制方式、可观的成本控制结果，都极大的满足了目前我国民航系统的拥有需求，可以预见，其在未来的机场供油系统建设过程中，还将发挥更大的作用、呈现出广泛的应用前景。

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